Działanie urządzeń elektronicznych w twoim gospodarstwie domowym zależy od ich obwodów. Te obwody elektryczne są zaprojektowane w taki sposób, aby umożliwić przepływ energii elektrycznej w odpowiednim kierunku dla ich różnych zastosowań. Kontrolowanie przepływu energii elektrycznej może być skomplikowane, biorąc pod uwagę różne cele, jakim służy energia elektryczna. Tu właśnie wkraczają diody.
Dioda Zenera
Diody służą do przepuszczania prądu elektrycznego w jednym kierunku przez obwód. Diody Zenera różnią się od innych typów diod tym, że po podłączeniu ich w odwrotnym kierunku w obwodzie, tak że prąd płynie w drugą stronę przez diodę, przepuszczają niewielki prąd upływu. Jest to rodzaj prądu, który płynie do ziemi, aby zapobiec wpływowi na inne części obwodu, a także zapobiec uszkodzeniu samej diody.
Możesz użyć diod, takich jak dioda Zenera, do konwersji między prądem przemiennym (AC) a prądem stałym (DC). Prąd przemienny zmienia się między płynącym w jednym kierunku a płynącym w drugim, podczas gdy prąd stały porusza się tylko w jednym kierunku. W wielu z tych układów elektrycznych można znaleźć prostowniki mostkowe lub diody prostownicze.
Prostowniki mogą konwertować prąd przemienny na prąd stały, przepuszczając tylko jeden kierunek, dodatni lub ujemny, przepływu prądu lub poprzez zamianę jednego kierunku cyklu prądu przemiennego na drugi kierunek. Prostowniki konwertują między zasilaczami prądu stałego, które przesyłają energię elektryczną na duże odległości, na prąd przemienny, który znajduje się w większości urządzeń gospodarstwa domowego.
Napięcie przebicia wstecznego Zenera
Dzięki tym charakterystykom diody Zenera mają określone napięcie przebicia wstecznego. Jest to napięcie, przy którym diody zaczynają przewodzić prąd w odwrotnym kierunku i jest to jedna z różnic między układami z diodą Zenera i diodą prostowniczą. Diody te mają określony spadek napięcia, który nie zmienia się zbytnio w zakresie napięć wejściowych.
Gdy tylko zwiększysz napięcie w odwrotnym kierunku dla diody Zenera do punktu, w którym osiągnie napięcie przebicia, prąd przepływa przez diodę. Rezystor szeregowy diody reguluje maksymalną wartość prądu, zanim ustabilizuje się do stałej wartości. Wartość ta pozostaje wtedy stała bez względu na to, jak bardzo zmienisz napięcie wejściowe.
Jeśli zwiększysz napięcie do wartości większej niż napięcie przebicia, na rezystorze utworzy się spadek napięcia. Prąd przepłynąłby przez diodę, a urządzenie łączy się z masą, zwierając diodę. Odłączyłoby to obciążenie od zasilania i regulowało napięcie.
Zastosowania diod Zenera
Z tych powodów diody Zenera doskonale nadają się do regulacji napięcia w obwodach. Te cechy diod Zenera znajdziesz w aplikacjach regulacji napięcia, tłumikach przepięć i obwodach clipper.
Diody Zenera w obwodach clipper mogą zmieniać kształt prądu przemiennego, aby ograniczyć jego cykle do przodu lub do tyłu. Diody Zenera okazują się przydatne do regulacji napięcia w różnych obwodach, gdy jest ich za dużo lub za mało. Prostota ich konstrukcji i użytkowania sprawia, że są idealnymi kandydatami do konwersji napięcia.
Projekt diody
Podobnie jak diody Zenera, prostowniki wykorzystują złącza P-N, materiały półprzewodnikowe, które umożliwiają przepływ prądu tylko w jednym kierunku. Są one projektowane przy użyciu półprzewodników typu p obok półprzewodników typu n ze stroną „p”, która ma dodatkowe dziury, miejsca bez elektronów, które są naładowane dodatnio. Natomiast strona „n” ma więcej elektronów w zewnętrznych powłokach, co powoduje, że jest naładowana ujemnie.
Te materiały półprzewodnikowe są wykonane z metali, takich jak gal lub metaloidów, takich jak krzem, główny materiał, który zawiera diody Zenera, zmieszany z innymi pierwiastkami, takimi jak fosfor. Umieszczenie między tymi atomami umożliwia przepływ prądu, a dzięki tym projektom można znaleźć prostowniki mostkowe kontrolujące szeroki zakres prądów.